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Donnerstag, 14.12.2017
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Reiskörner liefern menschliches Blut-Eiweiß

Genveränderung ermöglicht die Massenproduktion von wichtigem Medizinrohstoff

Ein wichtiger Bestandteil des menschlichen Blutes könnte zukünftig aus Reiskörnern gewonnen werden: Forschern ist es gelungen, Reispflanzen genetisch so umzubauen, dass sie das im Blutserum vorkommende humane Serumalbumin (HSA) produzieren. Dieses Eiweiß wird weltweit in großen Mengen zur Medikamenten- und Impfstoffproduktion und zur Behandlung von Patienten benötigt. Bisher war der Nachschub jedoch begrenzt, da diese Substanz nur aus Blutspenden gewonnen werden konnte.
Reispflanze

Reispflanze

„Wir haben nun eine sichere und kosteneffektive Möglichkeit gefunden, den weltweit steigenden Bedarf an HSA zu decken“, sagen Erstautor Yang He von der Wuhan University in Wuhan, China, und seine Kollegen im Fachmagazin „Proceedings of the National Academy of Sciences“. (DOI:10.1073/pnas.1109736108)

Pflanze produziert HSA-Protein


Die Wissenschaftler hatten das Erbgut von Reis so verändert, dass die Pflanze das menschliche Protein HSA produzierte und in ihren Samen anreicherte. Das HSA mache dann ungefähr zehn Prozent aller löslichen Proteine im Reiskorn aus, berichten die Forscher.

Im Rahmen ihrer Studie prüften He und seine Kollegen, ob das im Reis hergestellte Eiweiß in seinem Aufbau und seiner Funktion mit dem menschlichen Eiweiß identisch ist. „In unseren Untersuchungen konnten wir keine Unterschiede zum menschlichen HSA feststellen“, schreiben die Forscher. Die medizinische Wirkung des Reis-Proteins entspreche ebenfalls dem des Vorbilds. Das habe man in Versuchen an Ratten mit Leberzirrhose festgestellt. Beide Serumalbumine wirkten bei den lebergeschädigten Ratten gleich gut.


Massenproduktion ohne Qualitätsverlust


Laut Yang He und seinen Kollegen scheitern viele ähnliche Versuche, medizinisch wirksame Eiweiße in Pflanzen herzustellen, an den hohen Kosten. Diese entstehen, wenn das Eiweiß in reiner Form aus der Pflanze gelöst werden muss. Schätzungen spanischer Forscher zufolge lohnt sich die Herstellung von HSA in Pflanzen erst bei einer Ausbeute von 0,1 Gramm HSA pro Kilogramm Reis.

Mit einer speziell entwickelten Methode konnten die Wissenschaftler um Yang He etwa 2,75 Gramm HSA pro Kilogramm Reis mit einer Reinheit von über 99 Prozent gewinnen. „HSA in Reiskörnern herzustellen, ist finanziell rentabel und mengenmäßig kaum begrenzt“, beschreiben die Wissenschaftler die Vorteile ihres Verfahrens.

HSA ist weltweit begehrt, aber nur begrenzt vorhanden


Studien zufolge werden weltweit jährlich mehr als 500 Tonnen HSA verbraucht. Eingesetzt wird es unter anderem für die Behandlung von Patienten mit schweren Leberschäden, beispielsweise bei Leberzirrhose. Bei diesen produziert der Körper das normalerweise in der Leber hergestellte Eiweiß nicht mehr in ausreichender Menge.

Bisher mussten die Hersteller des menschlichen Bluteiweißes auf Blutspenden zurückgreifen. Diese werden aber auch dringend in Krankenhäusern benötigt und stehen oft nicht in ausreichender Menge zu Verfügung. Der Preis für HSA sei in den letzten Jahren rapide angestiegen, weil zu wenige Blutspenden vorhanden waren, berichten die Forscher. Das habe sogar gefährliche HSA-Fälschungen auf den Markt gebracht.

Ein weiteres Problem bei der Herstellung von HSA aus Blutspenden ist das Risiko von Verunreinigungen. Immer wieder infizieren sich Patienten über diesen Weg mit Krankheitserregern wie Hepatitis und HIV. „HSA aus Reis ist sicher und kann helfen, die weltweit steigende Nachfrage danach zu decken“, schreiben Yang He und seine Kollegen über den Nutzen ihres Verfahrens. (Proceedings of the National Academy of Sciences, 2011; DOI:10.1073/pnas.1109736108)
(Proceedings of the National Academy of Sciences / dapd, 03.11.2011 - NPO)
 
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